【材料課堂】鋁合金零件表面銹斑原因分析

鋁合金材料正以其重量輕、強(qiáng)度高、剛性好、耐腐蝕、散熱性,耐沖擊性、抗電磁干擾和屏蔽性好,加工性能優(yōu)良且加工成本更低,以及回收再生性能優(yōu)異(回收再生率高,再生成本低)等,正受到越來越多的行業(yè)的青睞,成為風(fēng)頭正勁的材料新星。
鋁合金零件在壓鑄生產(chǎn)后,一般要經(jīng)過后續(xù)CNC加工和表面處理后才最終變?yōu)槌善妨慵瑧?yīng)用到相關(guān)的產(chǎn)品上。通常在鋁合金零件的CNC加工過程中,往往會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多產(chǎn)品表面出現(xiàn)大面積黑斑,且不易打磨掉,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的外觀,導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。


可以在零件的表面看到明顯的黑色斑點(diǎn)隨機(jī)地分布。


將缺陷處放大觀察可見其為凹坑,凹坑底部呈圓弧狀,凹坑周圍存在絲狀腐蝕紋路。同時(shí)可隱約看到鋁合金晶粒的邊界線。
01? 切割
使用TableCUT-200 手自一體精密切割機(jī)切割試樣。



設(shè)備:TableCUT-200 手自一體精密切割機(jī)
耗材:SiC切割片
參數(shù):0.2mm/s,3000rpm
02? 鑲嵌
使用特魯利FlexPRESS 全自動(dòng)模塊化熱鑲嵌機(jī)鑲嵌試樣,熱鑲嵌料采用TJ2231。


設(shè)備:FlexPRESS 全自動(dòng)模塊化熱鑲嵌機(jī)
耗材:TJ2231
參數(shù):180℃,180bar,5min,中速冷卻
03? 研磨
使用Alpha-600 自動(dòng)磨拋機(jī)研磨試樣,砂紙P400→P2500。


設(shè)備:Alpha-600自動(dòng)磨拋機(jī)
耗材砂紙:P400;P800;P1200;P2000;P2500
參數(shù):壓力18N,上轉(zhuǎn)80rpm,下轉(zhuǎn)120rpm,時(shí)間2min
04? 粗拋
使用Alpha-600 自動(dòng)磨拋機(jī)拋光試樣,先使用YS拋光布,配合3μm多晶金剛石拋光液粗拋同時(shí)添加拋光潤滑劑。



設(shè)備:Alpha-600自動(dòng)磨拋機(jī)
耗材:YS拋光布,3μm多晶金剛石拋光液,拋光潤滑液
參數(shù):壓力20N,上轉(zhuǎn)80rpm,下轉(zhuǎn)150rpm,時(shí)間5min
05? 精拋
使用Alpha-600 自動(dòng)磨拋機(jī)拋光試樣,再使用ET拋光布,配合0.05μm二氧化硅拋光液精拋。



設(shè)備:Alpha-600自動(dòng)磨拋機(jī)
耗材:ET拋光布,0.05μm二氧化硅拋光液
參數(shù):壓力15N,上轉(zhuǎn)80rpm,下轉(zhuǎn)120rpm,時(shí)間3min
06? 觀察

參數(shù)
50×→500×倍觀察
07? 分析







①:方形試塊??? 200×

②:工字型試塊??? 200×


從凹坑的剖面圖來看其底部較為圓潤光滑,有的坑呈蜂窩狀,符合點(diǎn)腐蝕的特征。
工字型試樣的晶粒拉長變形明顯,其內(nèi)部存在較大的形變儲(chǔ)能,產(chǎn)生腐蝕的電極電位差較大,故其處發(fā)生了較多的點(diǎn)腐蝕。在被切削的表面,初生金屬間化合物Al7FeCr、Al3Fe、Mg2Si等被切削暴露在零件表面,相較于α-Al基體其具有較高的電極電位,在切削液中以初生相為中心形成腐蝕電池造成速度極快的點(diǎn)腐蝕。